(完整版)键连接与销连接

第一节键连接安装在轴上的齿轮、带轮、链轮等传动条件，其轮毂与轴的连接，主要有键连接、花键连接、销链接等。

一·键连接键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩；有的使轴上零件沿轴向移动时起导向作用。

按照结构特点和工作原理，键连接可分为平键连接、半圆键连接和楔键连接等。

常用的为平键连接。

1·平键连接平键连接的截面结构如图5-1所示，平键的下面与轴上键槽贴紧，上面与轮毂键槽顶面留有间隙。

两侧面为工作面，依靠键与键槽之间的挤压力传递转矩。

平键连接加工容易、装拆方便、对中性良好，用于传动精度要求较高的场合。

根据用途可将其分为如下三种：（1）普通平键连接如图5-2所示，普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h和键长L。

端部有圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种形式。

A型键定位好，应用广泛，C型键用于轴端，A、C型键的轴上键槽用立铣刀切制，端部的应力集中较大。

B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出，轴上应力集中较小，但对于尺寸较大的键，要用紧定螺钉压紧，以防松动。

（2）薄型平键连接薄型平键与普通平键比较，在键宽b相同时，键高h较小。

因此，薄型平键连接对轴和轮毂的强度削弱也小，用于薄壁结构和特殊场合。

（3）导向平键连接当轴上零件与轴构成移动副时，可采用导向平键连接（图5-3）。

导向平键较普通平键长，为防止键体在轴中松动，用两个螺钉将其固定在轴上键槽中，键的中部设有键螺孔，以便拆卸。

若轴上零件沿轴向移动距离较长，可采用图5-4所示的滑键连接。

2·平键连接的选用步骤如下：（1）根据键连接的工作要求和使用特点，选择键连接的类型。

（2）按照轴的公称直径d，从国家标准（表5-4）中选择平键的截面尺寸b×h.（3）根据轮毂长度L1选择键长L，静连接取L=L1-(5-10)mm.键长L应符合标准长度系列。

（4）校核平键连接的强度：键连接的主要失效形式较弱工作面的压溃（静连接）或过度磨损（动连接），因此应按照挤压应力Qp进行条件性的强度计算，校核公式为Qp=4T/dtl ≤[QP ]（5-1）式中T-传递的转矩，N·mm；d-轴的直径，mm;h-键高，mm;l-键的工作长度，见图5-2中所示，mm;[Qp]-键连接的许用挤压应力，见表5-2，计算时应取连接中较弱材料的值，MPa.如果强度不足，在结构允许时可以适当增加轮毂的长度和键长，或者间隔180°布置两个键。

考虑载荷分布的不均匀性，双键连接按1.5个键进行强度校核。

第二节螺纹连接螺纹连接结构简单、拆装方便、类型多样，是机械和结构中应用最广泛的紧固件连接。

一、螺纹连接在圆柱内、外表面上分别沿螺纹旋线切出特定形状的沟槽而形成内、外螺纹，共同组成螺旋副使用（图5-13）。

沿一条螺旋线形成的为单线螺纹，其自锁性好，常用于连接；沿两条线或两条以上等距螺旋线行程的为多线螺纹，其效率高，常用于传动。

螺纹的主要参数有：大径d（公称直径），小径d1（强度计算直径），中径d2（确定螺纹几何参数和配合兴致的直径），线数n，螺距P，导程Ph（Ph=nP）,螺纹升角λ，牙型角α（螺纹轴向截面内牙型两侧边的夹角）或牙侧角β（螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角）等。

由图5-14可知，螺纹的升角与导程、螺距间的关系为tanλ=Ph/πd2=nP/πd2(5-2)二、螺纹的类型、特点及应用按照牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、米制锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等（图5-15）。

除矩形螺纹以外，均以标准化。

除多数管螺纹采用英制（以每英寸牙数表示螺距）外，均采用米制。

普通螺纹的牙型为等边三角形，α=60°，故又称为三角形螺纹。

对于同一公称直径，按螺距的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。

粗牙螺纹常用于一般连接；细牙螺纹自锁性好，用于受冲击、振动和变载荷的链接。

管螺纹的牙型为等腰三角形，α=55°，适用于管子、管接头、旋塞、阀门等螺纹连接件。

非螺纹密封的管螺纹本身不具有密封性，若要求连接后具有密封性，可压紧被连接件螺旋副外的密封面，也可在密封线间添加密封物；用螺纹密封的管螺纹在螺纹旋合后，利用本身的变形既可保证连接的密封性，不需要任何填料，如空调管道连接。

米制锥螺纹的牙型角α=60°，螺纹分布在锥度为1：16的圆锥管壁上，用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹（水和煤气管道用管螺纹除外）。

矩形螺纹的牙型为正方形，α=0°，其传动效率高，但牙根强度弱，螺旋副磨损后的间隙那以修复和补偿，使传动精度下降，因此逐渐被梯形螺纹所代替。

梯形螺纹的牙型为等腰梯形，α=30°，其传动效率略低于矩形螺纹，但牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙，是常用的传动螺纹。

锯齿形螺纹的牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角β1=3°，非工作面的牙侧角β2= 30°，兼有矩形螺纹传动效率高和和梯形螺纹牙根强度高的特点，用于单向受力的传动中。

三、螺纹连接的主要类型及应用螺纹连接由连接件和被连接件组成，表5-3列出了螺纹连接的主要类型、构造，螺纹连接和螺纹连接件的特点及应用，螺纹连接的主要尺寸及关系等。

螺纹连接件分A、B、C三个精度等级。

A级精度最高，用于重要连接；B级精度次之；C级精度多用于一般连接。

常用的是六角头螺栓，配以高m≈0.8d的六角螺母。

螺栓分粗牙和细牙两种；螺栓部有部分螺纹和全螺纹两种。

此外，还有用于工艺装夹设备的T形槽螺栓、用于将机器设备固定在地基上的地脚螺栓等类型。

铰制孔用螺栓连接：六角头铰制孔用螺栓的螺栓杆直径ds大于公称直径d，常配以高m ≈（0.36~0.6）d的六角薄螺母。

除六角螺母外，在螺栓连接中有时也采用方形、蝶形、环形、槽型等双头螺柱的两端螺纹有等长和不等长两种：A型带退刀槽，B型制成腰杆，末端碾制。

平垫圈可保护被连接件表面不被划伤，弹簧垫圈有65°~80°的左旋开口，用于摩擦防松。

此外，还有斜垫圈、止动垫圈等品种。

螺栓连接：螺栓穿过被连接件的通孔，与螺母组合使用，装拆方便，成本低，不受被连接件的材料限制。

广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大，能从两边进行安装的场合。

螺栓穿过被连接件的绞制孔并与之过度配合，与螺母组合使用，适用于传递横向载荷或需要精度固定被连接件的相互位置的场合。

双头螺柱连接：双头螺柱的一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中并固定，另一端穿过较薄被连接件的通孔，与螺母组合使用，适用于被连接件之一较厚且经常装拆的场合。

螺钉头部有六角、圆柱头、半圆头、沉头等形状；起子槽有一字槽、十字槽、内六角孔等形式。

机器上常设吊环螺钉。

螺栓也可作螺钉使用。

头部为一字槽的紧定螺钉最常用。

尾部有多种形状，平端用于高硬度表面或经常拆卸处；圆柱段可压入轴上的凹坑；锥段用于低硬度表面或不经常拆卸处。

四、螺纹连接的拧紧与防松⒈螺纹连接的拧紧及控制螺纹连接在承受工作载荷之前，一般需要拧紧，这种连接称为紧连接；不需要拧紧的连接称为松连接。

拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。

拧紧力矩T’用来克服螺旋副及螺母支撑面上的摩擦力矩。

拧紧时螺栓所受拉力F’称为预紧力。

实验表明，对M10~M48的粗牙螺纹来说，无润滑时，有近似公式T’=0.2F’d式中T’——拧紧力矩，N·mmF’——预紧力，Nd——螺纹连接件的公称直径，mm预紧力过大，螺纹牙可能被剪断或滑扣；预紧力过小，紧固件可能松脱，被连接件可能出现滑移或分离。

因此，有必要再拧紧螺栓时控制拧紧力矩，从而控制预紧力。

采用指针式测力距扳手或预置式定力距扳手（图5-16）控制拧紧力矩的方法精度较高。

目前控制预紧力的方法较多采用电动扳手，使用呆扳手可以在一定程度上控制拧紧力矩，而使用可以调整的活扳手难以控制拧紧力矩。

为了使被连接件均匀受压，互相贴合紧密、连接牢固，在装配时要根据螺栓实际分布情况，按一定的顺序（图5-17）分几次（常为2~3次）逐步拧紧，而拆卸的顺序与装备的顺序恰好相反。

对于铸锻焊件等粗糙表面，应加工成凸台、沉头座或采用球面垫圈；支撑面倾斜时应采用斜面垫圈（图5-18）。

这样可使螺栓周线垂直于支撑面，避免避免承受偏心载荷。

图中尺寸E 要保证扳手所活动的空间。

⒉螺纹连接的防松措施连接螺纹常为单线，满足自锁条件。

连接螺纹再拧紧后，一般不会松动。

但是在变载荷、冲击、振动作用下，都会使预紧力减小，摩擦力螺钉连接：螺钉穿过较薄被连接件的通孔，直接旋入较厚被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构紧凑，适用于被连接件之一较厚，受力不大，且不经常装拆的场合。

紧定螺钉连接：紧定螺钉旋入被连接件的螺纹孔中，并用尾部顶住另一连接件的表面或相应的凹坑中，固定他们的相对位置，还可以传递不大的力或转矩。

降低，导致螺旋副相对转动，使螺纹连接松动，必须采用放松措施。

常用的放松措施有三种：⑴摩擦防松使螺旋副中产生不随外力变化的正压力，以形成阻止螺旋副相对转动的摩擦力的方法（图5-19）。

对顶螺母防松效果较好，金属锁紧螺母次之，弹簧垫圈效果较差。

这种方法适用于机械外静止构件的连接，以及防松要求不严格的场合。

⑵锁住放松利用各种止动件机械地限制螺旋副相对运动的方法（图5-20）。

这种方法可靠，但装拆麻烦，适用于机械内部运动构建的连接，以及防松要求较高的场合。

⑶不可拆防松在螺旋副拧紧后，采用端铆、冲点、焊接、胶接等措施，使螺纹连接不可拆（图5-21）。

这种方法简单可靠，适用于装配后不再拆卸的连接。

第四节联轴器和离合器联轴器和离合器主要用于连接两轴，使其共同回转以传递运动和转矩。

在机器工作时，联轴器只能保持两轴的接合状态，而离合器却可随时完成两轴的接合或分离。

一常用联轴器联轴器所连接的两轴，由于制造和轴线的径向、轴向安装误差、受载变形和机座下沉等原因，可能产生轴线的径向、轴线或综合偏移。

因此，要求联轴器在传递运动和转矩的同时，还应具有一定范围的补偿轴线偏移、缓冲吸振的能力。

因此将联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。

1、刚性联轴器刚性联轴器结构简单、制造容易、承载能力大、成本低，但没有补偿轴线偏移的能力，适用于载荷平稳、转速稳定、两轴对中良好的场合。

(1)凸缘联轴器(GY、GYD型)凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器分别用键与两轴连接，然后用螺栓将它们连接成一体，以实现两轴的连接。

GY型由铰制孔用螺栓对中、装拆方便，传递转矩较大；GYD型采用普通螺栓连接，靠对中榫对中，制造成本低，但装拆时轴须作轴向移动。

(2)套筒联轴器(GT型)套筒联轴器利用公共套筒和键、销等连接两轴，径向尺寸小，转动惯量也小，可用于起动频繁和速度常变化的传动。

2 、无弹性元件的挠性联轴器挠性联轴器具有补偿轴线偏移的能力，适用于载荷和转速有变化及两轴有偏移的场合。